糜秋元

（同煤集團(tuán)忻州窯礦，山西 大同 037000）

軟巖回采巷道具有結(jié)構(gòu)破碎、巖體強(qiáng)度低等諸多特點(diǎn)，極易造成巷道底鼓、煤幫片幫及頂板冒落等事故發(fā)生。隨著煤礦開采深度的不斷增大，地壓逐漸增大，巷道支護(hù)與返修等問題愈發(fā)突出，嚴(yán)重破壞了井下巷道圍巖的穩(wěn)定性。

1 工程概況

同煤集團(tuán)忻州窯礦8900工作面開采煤層為11#煤層，傾角1～4°，厚度4.5～8m，平均6.2m，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層中有一層泥巖夾矸；直接頂為細(xì)砂巖，基本頂為軟泥巖；基本底為細(xì)砂巖?；夭上锏乐ёo(hù)為錨網(wǎng)帶支護(hù)，但由于巷道圍巖松軟破碎，錨桿及錨桿托盤嚴(yán)重?cái)嗔眩摻顜屏?，?dǎo)致巷道嚴(yán)重變形破壞。通過分析可知該巷道為典型的高應(yīng)力軟巖回采巷道，需要有針對(duì)性地設(shè)計(jì)相應(yīng)支護(hù)方案。

2 軟巖支護(hù)失效機(jī)理分析

（1）巷道圍巖地質(zhì)特性為軟巖。8900工作面巷道基本頂為軟泥巖，與直接頂之間極易產(chǎn)生離層，很容易受集中壓力的影響發(fā)生變形，導(dǎo)致巷道兩幫及頂板發(fā)生移動(dòng)變形。

（2）支護(hù)與圍巖不耦合。單一的錨固支護(hù)在巷道圍巖巖性好的巖層可提供較高的錨固力，取得較好的支護(hù)效果，但對(duì)于高應(yīng)力、軟巖地質(zhì)條件，單一錨桿支護(hù)作用不明顯。

（3）煤層泥巖夾矸受高擠壓力。由于巷道煤層中含有一層泥巖夾矸，在受到水分和高垂直壓力的雙重作用力下，夾矸會(huì)被高擠壓而膨出，致使煤體松散破碎，支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生形變失效。

3 軟巖回采巷道錨注支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 錨注支護(hù)作用機(jī)理

錨注支護(hù)是將錨桿與注漿相結(jié)合的支護(hù)方式，控制圍巖發(fā)生塑性變形，支護(hù)機(jī)理：

（1）在錨注過程中，通過注漿的方式可封堵圍巖內(nèi)的裂隙，阻隔空氣對(duì)巖石的風(fēng)化，防止圍巖受水浸而導(dǎo)致圍巖強(qiáng)度降低；此外，在注漿封堵圍巖裂隙的同時(shí)，注漿可將松散破碎的圍巖膠結(jié)在一起，形成一個(gè)高強(qiáng)度巖體，配合錨噴支護(hù)可形成組合拱，增大了支護(hù)結(jié)構(gòu)的范圍及承載能力。

（2）經(jīng)注漿加固后，圍巖的巖性及應(yīng)力分布發(fā)生改變，有效減少了支護(hù)結(jié)構(gòu)上的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力。

3.2 錨注支護(hù)方案

支護(hù)方案為錨、噴、注、索一體化聯(lián)合支護(hù)技術(shù)方案，其巷道支護(hù)如下圖1所示。

圖1 巷道支護(hù)示意圖

（1）樹脂錨桿。規(guī)格為Ф20×2100mm的高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，間排距700×700mm。

（2）注漿錨桿。兩種水泥注漿錨桿分別用于頂板及兩幫，間排距1300×1300mm。注漿液為硅酸鹽水泥與石灰按一定的配比混合而成。頂板及底角錨桿注漿壓力2.0MPa，兩幫注漿壓力1.5MPa。

（3）混凝土噴射。噴射混凝土的強(qiáng)度選取C20或C25，水泥:沙子:石子為1:2:2。噴射過程中要分兩次噴射，第一次噴層厚度應(yīng)控制在70～80mm之間。

（4）鋼帶選取鋼筋焊接的700mm間距的鋼帶。

（5）錨索設(shè)定。沿巷道頂板布置Ф15.24×7000mm預(yù)應(yīng)力錨索，間排距為1500mm×2000mm，并且每根配備S2360型錨固劑3卷和Z2360型錨固劑1卷。

3.3 支護(hù)效果分析

為了有效掌握錨注支護(hù)對(duì)圍巖巷道的支護(hù)效果，優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)，分別對(duì)巷道錨注段和未錨注段布置了觀測站來對(duì)巷道施工情況進(jìn)行井下觀測，通過為期60d的實(shí)時(shí)監(jiān)測后，其礦壓監(jiān)測如圖2所示。

由圖可知，通過60d的觀測發(fā)現(xiàn)，兩幫的收斂量約為23mm，頂板的收斂量約為18mm，隨著加固工程的不斷進(jìn)行，巷道的收斂變形逐漸減少，并在36d后已趨向于穩(wěn)定，取得了理想的支護(hù)效果。而未錨注段圍巖變形隨著時(shí)間的推移持續(xù)增大，已無法滿足巷道的安全生產(chǎn)要求。通過連續(xù)6個(gè)多月的監(jiān)測觀測發(fā)現(xiàn)巷道來壓不明顯依舊處于穩(wěn)定狀態(tài)，因此說明巷道錨注支護(hù)技術(shù)達(dá)到了預(yù)期效果。

圖2 巷道圍巖時(shí)間-收斂對(duì)比曲線圖

4 結(jié)論

（1）通過對(duì)忻州窯礦原巷道支護(hù)失效致因進(jìn)行分析可知，其圍巖地質(zhì)特性容易受到上覆巖水溶蝕促使軟巖巷道圍巖流動(dòng)變形，再加上支護(hù)與圍巖不耦合都會(huì)造成支護(hù)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。因此，軟巖巷道支護(hù)應(yīng)根據(jù)巷道的實(shí)際類型情況選擇合適的支護(hù)方案。

（2）錨注支護(hù)具有主動(dòng)預(yù)應(yīng)力支護(hù)的作用，可有效避免圍巖發(fā)生進(jìn)一步松動(dòng)。通過對(duì)破碎圍巖進(jìn)行注漿加固后可以與原圍巖形成一個(gè)高強(qiáng)度的巖石整體，提高了圍巖的承載能力，同時(shí)應(yīng)力分布也均勻，避免了由應(yīng)力集中而導(dǎo)致圍巖破壞。

（3）通過對(duì)巷道錨注支護(hù)段的實(shí)時(shí)監(jiān)測后，可知錨注支護(hù)技術(shù)有效降低了圍巖的收斂變形量，并且變形逐漸趨向于穩(wěn)定狀態(tài)，保障了煤礦的安全生產(chǎn)工作。